治療癌癥、減緩全球變暖、保護生態健康——當今世界充滿了各種挑戰。因此，通過科技緊跟時代發展步伐，并充分利用不斷增長的數據至關重要。這不僅涉及數據的處理速度，也涉及能夠處理的海量數據，以及數據在內存和處理器之間的傳輸速度。 

英特爾設計工程部首席工程師、英特爾^?至強^? CPU Max系列（代號Sapphire Rapids HBM）首席架構師Ugonna Echeruo如此描述這一挑戰：究其根本，一顆CPU是從內存獲取信息、對其進行處理并更新。CPU最終可以處理的信息量受限于數據傳輸“管道”的寬窄。管道越寬，CPU處理的信息就越多，相應地，完成的任務也就越多。 

Echeruo補充說道，英特爾聚焦開發了一種新型解決方案來應對受內存帶寬限制的工作負載。目前，解決數據受限的方案是利用高帶寬內存（HBM），同時他也表示解決方案未來可能會發生變化。該解決方案讓CPU能夠獲取更多數據，讓即使有著龐大計算需求的客戶也能獲得滿足。盡管第四代英特爾^?至強^?可擴展處理器本身就可以處理繁重的工作負載，Echeruo指出，其實高帶寬內存特別適用于性能受制于內存帶寬，亦或是同時受制于內存帶寬和計算限制的工作負載。 

Echeruo將Max系列CPU的發布視為他在英特爾20多年職業生涯中的“高光時刻”。對此有充分理由——英特爾至強CPU Max系列處理器是英特爾首款也是唯一一款集成高帶寬內存的x86處理器。 

滿足客戶需求 

Echeruo說，研究實驗室和大學等客戶是Max系列CPU問世的主要原因。 

“客戶的應用程序需要大量內存帶寬，而在使用現有產品時受到帶寬的限制。”他說，這些客戶一直希望英特爾可以提高帶寬來滿足他們的需求。 

比如一個用海量數據進行科學計算的實驗室。在沒有高帶寬內存的傳統系統中，每個研究人員都需要利用許多計算節點來生成解決方案。得益于高帶寬內存，Max系列CPU提高了性能和內存帶寬，無需更改代碼，最終能幫助研究人員使用更少的資源完成相同的任務，從而提高實驗室的整體生產力和能效。 

高帶寬內存基礎知識

我們把CPU想象成汽車里的內燃機。汽車的性能受到了限制，是因為只有一定量的空氣可以被泵入燃燒室與汽油混合。渦輪增壓和機械增壓的出現解決了汽車性能受限的問題。對于CPU，就是高帶寬內存。現在我們可以讓更多空氣進入，達到比以往任何時候都更快的速度！ 

隨著時間的推移，CPU“管道”（如Echeruo開頭的描述）將更多空氣輸送到“燃燒室”。管道更寬，內存和CPU之間接口的吞吐量就會增加。有了更寬的管道，能力更強的CPU就可以處理更多數據，相應地也更能夠滿足客戶的需求。高帶寬內存就像渦輪增壓器，把CPU的能力提升到更高水平。

應對挑戰 

Echeruo解釋說，高帶寬內存在CPU上的位置或接近程度是其成功的關鍵。高帶寬內存焊接在電路板上，靠近處理器，可以快速、方便地獲取必要的信息。另外一個好處是，離得越近就越省電。 

但毫無疑問，他說，這并不像把高帶寬內存粘在CPU封裝上那么簡單。

Echeruo說：“所有參與的團隊都面臨很多挑戰。”他解釋到，設計確定后，團隊就開始打磨第四代英特爾至強處理器，因此需要進行大量測試和驗證，以確保高帶寬內存方案取得成功。Echeruo還表示，“我們想把這種增強型內存系統連接到英特爾最好的計算內核——至強內核，并將兩者結合起來。” 

他補充道，“我們必須仔細研究產品中的每個IP，確保它們不會與高帶寬內存產生任何沖突。我們需要確保能夠充分利用盡可能多的帶寬，必須弄清楚如何做出必要的更改，使高帶寬內存成功地發揮作用，同時不影響標準產品的時間安排和交付。” 

發揮優勢 

Echeruo說能效是Max系列CPU的另一大優勢。高帶寬內存接近CPU不僅省電，而且在有高帶寬內存的情況下，用戶通常需要更少的系統和容量，這也會節約成本。在一些應用場景下，用戶可以舍棄外部的DDR5內存，從而直接使用高帶寬內存。 

英特爾率先在x86處理器中集成高帶寬內存，Echeruo認為這是“英特爾的重要優勢”。展望未來，Echeruo認為其關鍵是“利用英特爾的軟件堆棧，使高帶寬內存更易于且便于客戶使用。” 

談到用戶友好性，不同于集成高帶寬內存的GPU，Max系列CPU不需要花費大量人力更改代碼，省時省力。Echeruo說：“越便于客戶使用，他們就會越滿意。這對英特爾來說也是喜聞樂見的。” 

創新不止于此。在幾周前的2023年國際超算大會（ISC）上，英特爾展示了即將推出的高內存帶寬產品，即代號為Granite Rapids的下一代英特爾至強處理器，其支持Multiplexer Combined Ranks （MCR）內存。 

科技驅動，創造美好世界 

至強Max將幫助拓展人們對于基礎科學的認知。Echeruo說，這在一定程度上也推動著他不斷前行。 

Echeruo表示：“這些產品將用于服務器中，推動企業現在及未來在基礎科學、醫學或云基礎設施等方面的探索。”